发酵工程复习资料重点样本

发酵工程(Fermentation Engineering) 的定义

应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行

酶促转化，将原料转化成产品或提供社会服务的一门科学。

淀粉质原料进行蒸煮的目的是使植物组织和细胞膜彻底破裂，淀粉成为溶解状态进行液化；同时对进料进行灭菌；排除原料中的一些不良成分及气味。

为了实现这些目的，蒸煮设备必须达到下列要求：

(1) 能使淀粉细胞完全破裂,淀粉溶解成均匀的糊状物；

(2) 尽量减少淀粉和糖分的损耗，避免产生其它不必要的有害的化学变

化；

(3) 节省蒸汽,减少热损失；

(4) 设备能承受较高的压力，具有耐磨性，能使物料在锅内充分翻动

受热均匀；

(5) 结构简单,操作方便,投资少。

连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮

后熟器

在连续蒸煮中，后熟器是利用经加热器或蒸煮锅(罐)加热后的料液余热，在一定压力和温度下维持一定时间的继续蒸煮，因此，后熟器又称维持器。对后熟器的要求是，料液在后熟器中的整个截面上均匀地由下向上推动，力求做到先进先出。

真空冷却指的是醪液在一定的真空度下(即醪液进入负压状态)醪液本身产生大量蒸气(二次蒸气)，并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却

糖化设备主要是糖化罐,其容积按1m3的糖化醪需要的1.3m3容积来计算。其旋转方向与冷却水在蛇管中水流的方向相反

连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或麸曲乳混合，在一

定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的活动。

二级真空冷却的连续糖化法。对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法

发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容

1 •按微生物生长代谢需要分类：

好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐中进行

的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数；

厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。

2.按照发酵罐设备特点分类：

机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。

非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气提式、液提式发酵罐，以及非

循环式的排管式和喷射式发酵罐。

这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气、固、液三相充分混合，

从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求

（三）发酵的冷却装置

对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置，

为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等

优点。

微生物的生物合成热是由维持微生物生命活动的呼吸热、

促进微生物增殖的繁

殖热以及微生物形成代谢产物的发酵热所组成

［例题］

某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24t/h 。每4h 装满一罐，发酵周

期为72h,冷却水的初、终温分别为20C 和25C ,若罐内采用蛇管冷却,

N 虫1

试确定发酵罐的结构尺寸24 罐数、冷却水耗量、冷却面积和冷却装置 的主要结构

尺寸。（糖化醪密度为1076kg/m3）

N:发酵罐个数（其中一个备用）（个）； n:每24内进行加料的发酵罐数目（个）; t: 一次发酵周期所需的时间（h ） n=24/4=6

6 72

N 1 19

24 发酵罐容积

V:发酵罐的全体积,m3;

V0:进入发酵罐的发酵液量,m3 ;

① ：装料系数,0.85-0.90, 取0.9

蒸馏指利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。

精馏：将由挥发度不同的组分所组成的混合液 ，在精馏塔中同时多次进行 部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。

蒸馏方法选择原则 24 4 1000

1076 0.9

100(m 3)

(1) 根据生产原料和成熟醪特性的不同，选择相应的流程。例如：薯类淀粉质原料经高压蒸煮、糖化、发酵后.成熟醪含甲醇和杂醇油均较高，故它采用醪塔一精馏塔一甲醇塔的三塔式流程；糖蜜原料酒精发酵成熟醪中含醛酯头级杂质多，宜采用双塔式液相过塔(间接的)连续蒸馏流程，一般不宜采用气相过塔(直接的)流程。对于生产精馏酒精的糖蜜酒精发酵工厂,多采用醪塔一排醛塔一精馏塔的三塔式流程。则产品质量

更容易保证。

(2) 从产品质量的实际要求选定蒸馏流程。

同一原料，产品质量要求不同，选定蒸馏流程也不同，以保证产品质量稳定。例如用糖蜜原料生产体积分数为50%-60 %的白酒时,可选用单塔式蒸馏流程或塔、釜式结合蒸馏流程；生产体积分数为96%的工业酒精时选用两塔式蒸气过塔蒸馏流程；生产体积分数为96%的医用酒精时选用两塔式液相过塔蒸馏流程；生产精馏洒精时选用三塔式液相过塔蒸馏流程，同时具有排醛酒、抽提杂醇油的设备，一般在塔顶以下2-6层抽

出成品酒精，以保证成品酒精质量。

(3) 应尽可能节约蒸汽来选择蒸馏流程

4)要从节约用水角度来选定蒸馏流程。蒸馏流程中的冷凝和冷却设备耗水量甚大，选定蒸馏流程时要求尽可能节约用水，例如成品冷却器及分凝器用过的水均应送生产用水分配站使用。

(5)选定蒸馏流程要注意节省厂房建筑费用和设备投资

三、酒精蒸馏常见设备

在酒精蒸馏中,所用的主要设备有粗馏塔、精馏塔、冷凝器、杂醇油分离器等。

蒸馏塔的类型-基本上按其塔板结构来划分，塔内装有泡罩塔板的称为泡罩塔；装有多孔板的称为筛板塔；装有填料的则称为填料塔。

塔按作用原理可分为两类,